JPH0839822A - インクカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクを吐出する方向が９０度変化しても、
背圧を一定に保つことのできるインクカートリッジを提
供することを目的とする。 【構成】 吐出ノズル２２及び電気的接続部２３とが設
けられているヘッド基板２１が近接したインクタンク２
７の一辺に対して直角に切断したインクタンク２７の断
面形状の縦横比が、ほぼ１：１である構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ機器等の
出力端末である印字装置、例えばインクジェットプリン
タ等に使用されるインクカートリッジに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ機器の小型化に伴
い、その出力端末としてのプリンタにも携帯性、小型化
が求められている。その中でもノンインパクト型であ
り、低騒音で高速印字が可能なインクジェットプリンタ
が注目されており、このインクジェットプリンタには、
インクを吐出する手段、電気的な接続手段、インクを貯
蔵する手段等が一体に構成されたインクカートリッジが
用いられているものも多い。以下に従来のインクカート
リッジについて、図面を参照しながら説明する。

【０００３】図６は従来のインクカートリッジの内部構
成を示す部分断面図であり、図６において、１はインク
を吐出する手段を有するヘッド基板、２はヘッド基板１
に設けられた吐出ノズル、３はヘッド基板１に設けられ
た電気的接続部、４は多孔質材からなるインク収容部、
５はインク収容部４を収納するキャビティ、６はキャビ
ティ５と嵌合する裏蓋、７はキャビティ５と裏蓋６とに
よって構成されるインクタンク、８はヘッド基板１にイ
ンクを供給するためのインク供給孔、９はインクに含ま
れる気泡や塵を取り除くフィルタ、１０はインクタンク
７と大気とを連通させる連通孔、１１はヘッド基板１か
ら連通孔１０により構成されたインクカートリッジであ
る。

【０００４】以上のように構成されたインクカートリッ
ジについて、以下にその動作について説明する。図６に
示すように、キャビティ５と裏蓋６とで構成されたイン
クタンク７に設けられたインク収容部４は多孔質材によ
って構成されており、インクの表面エネルギーを利用し
て、その多数の微細な孔にインクを保持している。この
多数の微細な孔に蓄えられるインクの保持力、つまりイ
ンク収容部４のインクの保持力は、インクタンク７にお
けるインクの水頭圧力よりも大きく、吐出ノズル２にお
ける毛細管力よりも小さくなるように定められ、その保
持力に応じた多孔質材が選定される。

【０００５】また、吐出ノズル２からインクを吐出する
ことによってヘッド基板１においてインクが消費される
と、吐出ノズル２の毛細管力によってインク収容部４に
保持されているインクが、フィルタ９を通過し、インク
供給孔８を通ってヘッド基板１に供給される。このとき
インクタンク７には、インクをインクタンク７から流出
させ難くする負圧力が働いており、この負圧力はインク
タンク７のインク残量が少なくなるにつれて大きくな
る。このため、インクタンク７の負圧力とインクの水頭
圧力との差である背圧を一定にするように、連通孔１０
からインクタンク７に大気が流入して負圧力を緩和す
る。

【０００６】このようにインクカートリッジ１１におい
て、インクの力学的なバランスを保つことにより、吐出
ノズル２や連通孔１０からのインク漏れを防いだり、イ
ンク収容部４からヘッド基板１へのインクの安定した供
給を可能としていた。また、連通孔１０によってインク
タンク７は大気とつながっているために、多少の温度や
気圧等の環境変化に対しても吐出ノズル２や連通孔１０
からのインク漏れを防止することが可能となっていた。

【０００７】図７及び図８は従来のインクカートリッジ
の使用例を示す部分断面図であり、図７及び図８は、図
６で示したインクカートリッジ１１をインクジェットプ
リンタ１６に使用し、それぞれ縦置き、横置きの状態で
使用したものを示している。図７及び図８において、１
２はインクカートリッジ１１を固定するキャリッジ、１
３はモータ（図示せず）からの動力をキャリッジ１２に
伝達するタイミングベルト、１４はキャリッジ１２をＸ
方向（副走査方向）に誘導するキャリッジシャフト、１
５はＹ方向（主走査方向）に搬送される記録紙、１６は
インクカートリッジ１１を接続可能なインクジェットプ
リンタである。

【０００８】図７および図８に示すように、インクジェ
ットプリンタ１６が接続されているコンピュータ機器等
の外部端末から送られてくる信号に応じて、キャリッジ
１２はキャリッジシャフト１４に沿ってＸ方向に動作
し、同時にインクカートリッジ１１は電気的接続部３に
おいてインクジェットプリンタ１６から受け取る信号に
応じて、Ｙ方向から送られてくる記録紙１５に対して吐
出ノズル２からインクを吐出して印字を行っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、図７の使用状態でインクの力学的バランス
が保たれていたインクカートリッジ１１を、図８の状態
で使用してしまうと、図７では高さが縦Ｈ（図６参照）
であったが、図８での高さは横Ｂ（図６参照）となって
しまうために、インクの水頭圧力が影響を受け、インク
の水頭圧力とインク収容部４のインク保持力の関係が崩
れる、また背圧が一定でなくなるといったようなインク
の力学的バランスに狂いをしょうじてしまう。このた
め、吐出ノズル２や連通孔１０からインク漏れを生じた
り、インクタンク７からヘッド基板１にインクを安定し
て供給できなくなるといった問題点を有していた。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、インクを吐出する方向が９０度変化しても、イ
ンク収容部のインク保持力とインクの水頭圧力の関係が
変化せず、かつ背圧を一定に保つことのできるインクカ
ートリッジを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するする
ために本発明のインクカートリッジは、インクジェット
プリンタに着脱可能に接続されるインクカートリッジで
あって、インクを収容するインクタンクと、インクを吐
出するインク吐出手段と、インクジェットプリンタと電
気的に接続する電気的接続手段とを備え、インク吐出手
段からインクを吐出する方向が９０度変化したとき、そ
の前後においてインクタンクにおけるインクの水頭圧力
が変化しない構成とした。

【００１２】また、インクジェットプリンタに着脱可能
に接続されるインクカートリッジであって、インクを収
容するインクタンクと、インクを吐出するインク吐出手
段と、インクジェットプリンタと電気的に接続する電気
的接続手段とを備え、インク吐出手段が近接したインク
タンクの一辺に対して直角に切断したインクタンクの断
面形状の縦横比が、ほぼ１：１である構成とした。

【００１３】さらに、インク吐出手段は、インクタンク
の一角に設けられた構成とした。

【００１４】

【作用】この構成により、インクを吐出する方向が９０
度変化しても、背圧を一定に保つことができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、以下に図
面を参照しながら説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例におけるインクカ
ートリッジの断面図であり、図１において、２１はイン
クを吐出する手段を有するヘッド基板、２２はヘッド基
板２１に設けられた吐出ノズル、２３はヘッド基板２１
に設けられた電気的接続部、２４は多孔質材からなるイ
ンク収容部、２５はインク収容部２４を収納するキャビ
ティ、２６はキャビティ２５と嵌合する裏蓋、２７はキ
ャビティ２５と裏蓋２６とにより構成されるインクタン
ク、２８はインクをヘッド基板２１に供給するインク供
給孔、２９はインクに含まれる気泡や塵を取り除くフィ
ルタ、３０はインクタンク２７と大気とを連通させる連
通孔、３１はヘッド基板２１から連通孔３０によって構
成されるインクカートリッジである。

【００１７】図１に示すように、インクカートリッジ３
１において、インク吐出手段（図示せず）が近接したイ
ンクタンク２７の一辺に直角に切ったインクタンク２７
の断面形状は、縦Ｈと横Ｂとがほぼ等しくなるように設
計されており、キャビティ２５の厚さＤは２ｍｍ〜１５
ｍｍで設計されている。また、ヘッド基板２１に設けら
れたインクを吐出する手段としては、導電性のインクが
満たされた圧力室内部に、一対の電極が設けられてお
り、この一対の電極に電圧を印加することによってバブ
ル（気泡）を発生させ、この気泡によって圧力室内の圧
力を急激に変動させ、この圧力変動により圧力室内のイ
ンクを吐出ノズル２２から吐出するバブルジェット方式
を備えたものが考えられるが、図示はしていない。

【００１８】図２は本発明の一実施例におけるインクカ
ートリッジの部品構成図である。図２に示すように、キ
ャビティ２５と裏蓋２６とによってインクタンク２７を
形成し、インクタンク２７にはインク収容部２４が設け
られる。インク収容部２４はポリウレタンフォームなど
の微細連続孔を有する材料によって構成されている。こ
の微細連続孔を有する材料としてはこの他に、微細連続
孔を有するセラミックスやその他の高分子材料で構成さ
れた多孔質材料などが考えられる。また、このインク収
容部２４を収納するキャビティ２５はポリフェニレンオ
キシド、ポリエチレンテレフタレートあるいはポリエー
テルサルフォン等の耐薬品性を有する高剛性のエンジリ
アニングプラスチックにより形成されている。

【００１９】キャビティ２５はインク収容部２４を収納
するための開口部２５ａとは反対側の一角に突出部２５
ｂを有しており、突出部２５ｂの先端部分にヘッド基板
２１が設けられている。ヘッド基板２１は、主として配
線（電極）材料や可撓性を有した樹脂材料等により構成
されており、その前面には吐出ノズル２２と電気的接続
部２３とが設けられている。また、キャビティ２５の突
出部２５ａ内には、インクタンク２７からヘッド基板２
１にインクを供給するために、インク供給孔２８が設け
られており、インクタンク２７とインク供給孔２８との
境目にはフィルタ２９が設けられている。フィルタ２９
はステンレス細線を織り込んだものや高分子材料からな
るメンブレンフィルタ等が用いられ、インク収容部２４
におけるインクに含まれた５μｍ〜１０μｍ以上の気泡
や塵を補足する。

【００２０】以上のように構成されたインクカートリッ
ジについて、以下にその動作について説明する。

【００２１】図１及び図２に示すように、インクを十分
に含んだインク収容部２４は開口部２５ａからキャビテ
ィ２５に収納され、裏蓋２６によって密閉される。イン
ク収容部２４の多孔質材は、インク収容部２４のインク
保持力がインク収容部２４におけるインクの水頭圧力よ
りも大きく、且つ吐出ノズル２２の毛細管力よりも小さ
くなるように選定されている。

【００２２】また、インクを吐出ノズル２２から吐出す
ることによってインク収容部２４のインクが消費され
る。インク収容部２４のインクが消費され、インクタン
ク２７におけるインク残量が少なくなるにつれて、イン
クがインクタンク２７から流れ出し難くなる負圧力が増
大する。図３は本発明の一実施例におけるインクカート
リッジの負圧力と水頭圧力との関係を示した図であり、
実線はインクタンク２７における負圧力を、点線はイン
クの水頭圧力を示している。図３に示すように、インク
の水頭圧力はインクの消費とともに小さくなるので、イ
ンクをインクタンク２７から流出させるためには、イン
クの水頭圧力が小さくなるのに従って、インクタンク２
７の負圧力も小さくしなければならない。このため、イ
ンクタンク２７の負圧力とインクの水頭圧力との差であ
る背圧をが一定となるように、連通孔３０から大気をイ
ンクタンク２７に流入させて、背圧を一定に保つように
している。

【００２３】図４は本発明の一実施例におけるインクカ
ートリッジの使用例を示す部分断面図である。図４にお
いて、３２はインクカートリッジ３１を着脱可能に接続
するキャリッジ、３３は動力源（図示せず）からキャリ
ッジ３２に動力を伝達するタイミングベルト、３４はキ
ャリッジ３２を矢印Ａ方向（副走査方向）に誘導するキ
ャリッジシャフト、３５は矢印Ｂ方向（主走査方向）に
搬送される記録紙、３６は記録紙３５の挿入口、３７は
記録紙３５の排出口、３８はインクカートリッジ３１を
備えるインクジェットプリンタである。

【００２４】インクジェットプリンタ３８は、キャリッ
ジ３２に４個のインクカートリッジ３１を接続したカラ
ープリンタを示しており、４個のインクカートリッジ３
１はイエロー（Ｙ）、マジェンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）
及びブラック（Ｂ）の色素を有している。また、インク
カートリッジ３１は、縦Ｈ（図１参照）を高さとして、
前述したインクの力学的バランスを有している。

【００２５】インクジェットプリンタ３８はコンピュー
タ機器等の外部端末装置と接続しており、外部端末装置
から送られてくる信号に応じて、図４に示すようにキャ
リッジ３２をキャリッジシャフト３４に沿って矢印Ａ方
向にシリアルに往復動作させる。この動作過程におい
て、キャリッジ３２に接続された４個のインクカートリ
ッジ３１は、キャリッジ３２と電気的接続部２３（図２
参照）において電気的に接続しており、電気的接続部２
３（図２参照）において受けた信号に応じて、挿入口３
６から挿入され、プラテン（図示せず）によって搬送さ
れてきた記録紙３５に対してインクを吐出ノズル２２
（図２参照）から吐出する。記録紙３４上の指定された
幅の印字を終えるとプラテン（図示せず）により、次の
印字部分が吐出ノズル２２（図２参照）の吐出方向に来
るように記録紙３５が搬送される。印字を終えた記録紙
３５は排出口３７から排出される。

【００２６】図５は本発明の一実施例におけるインクカ
ートリッジの使用例を示す部分断面図であり、図４に示
したインクジェットプリンタ３８を横置きの状態で使用
した場合について示している。図５に示すように、図４
に示したインクカートリッジ３１の設置状態と比較し
て、インクを吐出する方向が９０度異なるため、インク
カートリッジ３１において横Ｂ（図１参照）が高さとな
るが、横Ｂ（図１参照）と高さＨ（図１参照）とはほぼ
等しいために、インクカートリッジ３１におけるインク
の力学的バランスが崩れない。

【００２７】以上のように本実施例では、インク吐出手
段（図示せず）が近接するインクタンク２７の一辺に対
して直角に切ったインクタンク２７の断面形状の縦横比
が、ほぼ１：１となるように構成したことにより、イン
クの吐出方向が９０度変化してもインクカートリッジ３
１のインクの力学的バランスが変わらず、インクジェッ
トプリンタ３８を縦置き、横置きに関係なく使用でき
る。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、インク吐出手段
が近接するインクタンクの一辺に対して直角に切ったイ
ンクタンクの断面形状の縦横比が、ほぼ１：１となるよ
うに構成したことにより、インクの吐出方向を９０度変
化して使用してもインク収容部のインク保持力とインク
の水頭圧力の関係を崩さず、また、背圧を一定に保つこ
とが可能となり、インク漏れを防止、インクの安定供給
を達成でき、高品質の印字を行える優れたインクカート
リッジを実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるインクカートリッジ
の断面図

【図２】本発明の一実施例におけるインクカートリッジ
の部品構成図

【図３】本発明の一実施例におけるインクカートリッジ
の負圧力と水頭圧力との関係を示す図

【図４】本発明の一実施例におけるインクカートリッジ
の使用例を示す部分断面図

【図５】本発明の一実施例におけるインクカートリッジ
の使用例を示す部分断面図

【図６】従来のインクジェットカートリッジの内部構成
を示す部分断面図

【図７】従来のインクジェットカートリッジの使用例を
示す部分断面図

【図８】従来のインクジェットカートリッジの使用例を
示す部分断面図

【符号の説明】

２１ ヘッド基板 ２２ 吐出ノズル ２３ 電気的接続部 ２４ インク収容部 ２５ キャビティ ２６ 裏蓋 ２７ インクタンク ２８ インク供給孔 ２９ フィルタ ３０ 連通孔 ３１ インクカートリッジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクジェットプリンタに着脱可能に接続
   されるインクカートリッジであって、インクを収容する
   インクタンクと、インクを吐出するインク吐出手段と、
   インクジェットプリンタと電気的に接続する電気的接続
   手段とを備え、前記インク吐出手段からインクを吐出す
   る方向が９０度変化したとき、その前後において前記イ
   ンクタンクにおけるインクの水頭圧力が変化しないこと
   を特徴とするインクカートリッジ。
2. 【請求項２】インクジェットプリンタに着脱可能に接続
   されるインクカートリッジであって、インクを収容する
   インクタンクと、インクを吐出するインク吐出手段と、
   インクジェットプリンタと電気的に接続する電気的接続
   手段とを備え、前記インク吐出手段が近接した前記イン
   クタンクの一辺に対して直角に切断した前記インクタン
   クの断面形状の縦横比が、ほぼ１：１であることを特徴
   とするインクカートリッジ。
3. 【請求項３】前記インク吐出手段は、前記インクタンク
   の一角に設けられたことを特徴とする請求項１または請
   求項２記載のインクカートリッジ。